Sinh vật biển

Mực nước biển trong kỷ Devon là khá cao. Hệ động vật biển vẫn chủ yếu là động vật hình rêu (Bryozoa), các loài động vật tay cuộn (Brachiopoda) đa dạng và đông đảo cùng san hô. Các động vật thuộc lớp Huệ biển (Crinoidea, ngành Da gai -Echinodermata) là phổ biến, và bọ ba thùy (Trilobita) vẫn còn khá phổ biến, nhưng ít đa dạng hơn so với thời gian trước đó. Vào giữa kỷ Devon thì bên cạnh các loài cá không hàm thuộc lớp Ostracodermi đã xuất hiện những loài cá có quai hàm đầu tiên với lớp áo giáp bằng chất xương, thuộc lớp Placodermi, cũng như những loài cá mập đầu tiên và cá vây tia. Những loài cá mập đầu tiên (nhóm Cladoselache) này, đã xuất hiện trong lòng đại dương vào thời gian của kỷ Devon. Chúng nhanh chóng trở nên đa dạng và phổ biến. Vào cuối kỷ Devon thì cá vây thùy cũng đã xuất hiện, tạo tiền đề cho các loài động vật bốn chân đầu tiên.

Đá ngầm san hô

Một dải san hô đá ngầm lớn, hiện nay sót lại ở khu vực thung lũng Kimberley cao và khô thuộc miền tây bắc Australia, đã từng kéo dài hàng nghìn kilômét, diềm quanh lục địa kỷ Devon. Các loại đá ngầm này nói chung được tạo ra từ các loại sinh vật tiết cacbonat khác nhau, có khả năng tạo thành các mảng chắn sóng gần với mặt biển. Những sinh vật chính trong việc tạo đá ngầm kỷ Devon không giống như các loại sinh vật tạo đá ngầm ngày nay (chủ yếu là san hô và các loại tảo chứa canxi). Chúng bao gồm các loại tảo chứa canxi, sinh vật nhóm Stromatopore giống như san hô và các loại san hô thuộc các bộ Tabulata cùng Rugosa, theo trật tự này của tầm quan trọng.

Sinh vật đất liền

Vào kỷ Devon, sự sống đang trên đường chiếm lĩnh mặt đất. Các tấm thảm vi khuẩn và tảo theo các loài thực vật nguyên thủy lên đất liền đã tạo ra những loại đất đầu tiên có thể nhận biết được và làm nơi ẩn nấp cho một số loài động vật chân khớp như ve, bét, bò cạp và động vật nhiều chân. Các loài thực vật đất liền đầu tiên của kỷ Devon không có rễ hoặc lá như các loài thực vật phổ biến ngày nay, và nhiều loài không có các mô mạch. Chúng có lẽ đã loang rộng chủ yếu là bằng sự phát triển sinh dưỡng (các thân bò chẳng hạn), và không mọc cao hơn vài xentimét.

Vào cuối kỷ Devon, các cánh rừng của các loài thực vật nhỏ nguyên thủy đã tồn tại: Các loài thông đất, thạch tùng (ngành Lycopodiophyta), Sphenophyta, dương xỉ và tiền-thực vật hạt trần cũng đã tiến hóa. Phần lớn các loài này đã có rễ và lá thực sự, nhiều loài có thân khá cao. Nhóm tổ tiên của dương xỉ (Archaeopteris) có thân giống như cây thân gỗ, đã mọc và lớn như một loại cây thân gỗ lớn với gỗ thực sự. Đây là những loài cây thân gỗ cổ nhất của các cánh rừng đầu tiên trên thế giới. Cuối kỷ Devon thì những loài thực vật tạo hạt đầu tiên cũng đã xuất hiện. Sự xuất hiện nhanh chóng của nhiều nhóm thực vật và các dạng sinh trưởng được gọi là "Sự bùng nổ kỷ Devon". Các loài động vật chân khớp nguyên thủy đã cùng tiến hóa với cấu trúc thực vật đất liền đa dạng này. Sự cùng phụ thuộc tiến hóa của côn trùng và thực vật có hạt, đặc trưng cho một thế giới hiện đại có thể nhận ra được, đã có nguồn gốc từ cuối kỷ Devon. Sự phát triển của các loại hình đất và các hệ thống rễ thực vật dường như đã dẫn tới các thay đổi trong tốc độ và kiểu mẫu của sự xói mòn cùng các trầm tích.

Quá trình 'màu lục hóa' Trái Đất đóng vai trò như một yếu tố làm giảm lượng điôxít cacbon và nồng độ của nó trong khí quyển đã giảm xuống. Điều này có thể đã làm cho khí hậu trở nên mát mẻ hơn và đã dẫn đến sự tuyệt chủng hàng loạt. Xem thêm Sự kiện tuyệt chủng Hậu Devon.

Trong kỷ Devon, cả động vật có xương sống lẫn động vật chân khớp đã thiết lập sự sống vững chắc trên đất liền.

Nấm

Trong khi các loài nấm biển vẫn còn lại trong lòng đại dương và đa dạng thành các nhà tái sinh tự nhiên thì các loài nấm trên đất liền cũng là nơi tái chế của các sinh vật trên đất liền, chúng phân hủy các loại động vật, thực vật chết. Ngoài ra, do có nhiều loài động và thực vật trên đất liền đã xuất hiện nên nấm cũng đã rất thịnh vượng.